[發(fā)明專利]一種C3N4納米線光催化劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710441831.6
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107442151A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張春勇;舒莉;程潔紅;趙德建;文穎頻;秦恒飛;劉維橋;周月;鄭純智;張國華;周全法
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C01B21/082;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙)32231
• 代理人: 李帥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種C₃N₄納米線光催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問題日益突出，半導體光催化劑廣泛應(yīng)用于直接水解獲得可再生能源氫和有機污染廢水的環(huán)境保護中，在過去的幾十年中一直備受關(guān)注。

在眾多的半導體催化劑中，TiO₂由于其無毒、低成本、高穩(wěn)定性和優(yōu)良的光催化能力成為研究最多和最具有應(yīng)用前景的半導體材料。但是，由于其能隙大(如銳鈦礦型TiO₂3.2eV)，只能利用占太陽光3～4％的紫外線(UV)部分，并且量子效率低，從而限制了TiO₂的應(yīng)用。因此，摻雜、金屬沉積和復合材料的制備等方法被應(yīng)用于TiO₂的改性，以期望提高其可見光光催化活性，但收效甚微。

近年來，一種新型功能材料—石墨狀氮化碳(g-C₃N₄)由于具有非金屬性、高電子遷移率、低能隙(2.73eV)的特點而被引起廣泛關(guān)注。g-C₃N₄具有優(yōu)越的還原能力，其光響應(yīng)波長可達450nm，擴大到可見光范圍。但是它的氧化能力比TiO₂弱，此外，在光催化過程中的電子-空穴對分離率需要進一步提高。而通過對該類材料的形貌進行探索，從而改進其光催化活性已成為當前迫切需要解決的熱點技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種C₃N₄納米線光催化劑，其具有較好的光催化活性，且制備過程簡單，反應(yīng)時間短，工藝環(huán)保，重復性好，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種C₃N₄納米線光催化劑的制備方法，包括下列步驟：a、將富氮前驅(qū)高溫煅燒；b、向煅燒后的富氮前驅(qū)中加入堿性溶液，在0～120℃下攪拌0.1～60min后，過濾、水洗、干燥，即得到所述C₃N₄納米線光催化劑。

所述步驟a中，高溫煅燒的條件優(yōu)選為，升溫速率為0.01～20℃/min，煅燒溫度為400～550℃，煅燒時間為0.5～4h。

優(yōu)選的，所述富氮前驅(qū)為單氰胺、雙氰胺或三聚氰胺等。

作為實例，所述堿性溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸氫鈉等的水溶液。優(yōu)選的，所述堿性溶液摩爾濃度為0.001～20mol/L。

進一步優(yōu)選，所述堿性溶液與富氮前驅(qū)的質(zhì)量比為0.01～10:0.01～10。

本發(fā)明還提供根據(jù)上述方法制備得到的C₃N₄納米線光催化劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下積極的效果：

(1)本發(fā)明首次利用富氮前驅(qū)，通高溫煅燒、堿性溶液處理、洗滌法，制備出C₃N₄納米線；

(2)本發(fā)明的C₃N₄納米線光催化劑比表面積大，從而增加了表面活性位點，提高了光催化活性；

(3)本發(fā)明的C₃N₄納米線光催化劑形貌、尺寸均一性較好、重復性好；

(4)本發(fā)明光催化劑的制備過程簡單，反應(yīng)時間短，工藝環(huán)保，重復性好，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為實施例1中制備的C₃N₄納米線的SEM圖譜。

圖2為實施例1中制備的C₃N₄納米線的XRD衍射圖譜。

具體實施方式

下文將結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做更進一步的詳細說明。下列實施例僅為示例性地說明和解釋本發(fā)明，而不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明保護范圍的限制。凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均涵蓋在本發(fā)明旨在保護的范圍內(nèi)。

(實施例1)

將5g三聚氰胺前驅(qū)置于馬弗爐中以5℃/min升溫到500℃，煅燒2h，冷卻后，加入10mL 10mol/L的氫氧化鈉水溶液，在20℃下攪拌30min，過濾、水洗、干燥，得到C₃N₄納米線，其SEM圖譜和XRD衍射圖譜分別如圖1和圖2所示。